[科普中国]-电力市场中的等报价方法

简介

在电力市场环境下，传统的机组组合算法也可以作为交易优化方法来使用，但是不能很好地解决实际问题。针对电力市场的实际特点，从二十世纪八十年代以来，多种交易理论及大量的算法被提出，等报价方法是其中较主要的一类方法2。

等报价方法基于市场均衡理论，能很好地将市场中的经济规律同电力系统的实际运行结合起来，是一种非常有效的电力市场交易优化算法。文献是等报价方法在电力市场中应用的典型示例，但是没有考虑机组的开、停问题;以供求曲线的交点作为电力交易的依据，这与等报价方法的原理是相同的，也源于市场的均衡理论，只是需要合成总的供应和需求曲线。这种方法在现有的电力市场中占有很大成分，如挪威、西班牙的电力市场，以及我国的辽宁、浙江等地的电力市场都是采用这种算法的。

虽然等报价方法已被广泛地使用，但还是存在一定欠缺的，这些欠缺主要表现在:1没有对等报价方法的原理进行深入的分析，影响了等报价方法的使用效果;2忽略了机组的开、停问题，使等报价方法在一些条件下无法适用。针对这些缺陷，详细分析了等报价方法的基本原理，并将等报价方法应用于机组开、停问题。

等报价方法的基本原理以发电市场为例，在t时段当发电市场达到均衡，并且不考虑机组开、停问题时，如图1所示，由于负荷曲线无弹性，可以用如下的数学模型来描述发电市场1。

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由图1可见，满足约束条件(2)的最低边际电价只能是供求曲线的交点电价，因此可以证明，数学模型(1) , (2)可以用来描述达到均衡时的发电市场。等报价方法就是寻找这个最低的交点电价。

但是，上述结论是在假设发电报价曲线的形状是不降的情况下得出的，因为最终合成的供应曲线是上升的，这符合市场中的经济规律。当发电报价曲线呈现下降特性时，被合成的供应曲线可能是不规则形状的，如图2所示。此时，因为违背了市场中的经济规律，所以等报价方法是不适用的。

负荷分配的等报价方法等报价方法已经被用于解决发电市场中的负荷分配问题。当发电市场达到均衡状态时，按统一边际成本结算，市场的效益最大化，总的购电成本也最小。如上节所述，负荷分配的等报价方法采用如下数学模型1:

机组组合的等报价方法问题描述等报价方法在机组组合方面的运用还是存在一定的困难的，这主要是由于电力市场的特殊性所决定的:由于电力市场的参与者较少，考虑机组组合问题时，价格改变，可能会引起功率的较大变化。本节以等报价原则解决电力市场环境下的机组组合问题，整个求解过程分两步:1)确定被组合的机组;(2)在已组合的机组中分配负荷。采用如下的数学模型。式中:x;,，为第Z台机组在t时段的状态变量;S max, tSmin,，为系统负荷上、下旋转备用要求;Ri, max、 Ri, min为第i台机组功率的最大上升、下降速度限值;t机组连续开机、停机到t时段的时间;鲜编n"鲜孺n为第Z台机组的最小开机、停机时间。

上述约束条件是电力系统所必须满足的，其中约束条件((3 ) (4)是动态约束，其余约束条件为静态约束;此外，在采用等报价算法时，网络的安全约束无法考虑，需要进行进一步的安全校核。

约束条件的处理因为等报价方法是基于市场均衡理论的，而电力市场的均衡只能在某一时段上达到，因此在运用等报价方法时，动态约束(发电机组功率上升、下降速度约束和最小开、停机时间约束)必须按照时段进行解藕。所以，做第t时段的发电计划时，第t-1时段的数据是已知的，也就是说，在做第t时段的发电计划前，第t-1时段的市场结算已经完成了。

基于等报价原则的机组组合方法由于已经将机组划分为“必开”、“必停”和“可开、可停”几种状态，对于“必停”机组就不用再考虑了;机组的开、停组合在“可开、可停”机组中进行的。在迭代过程中，随着边际电价的升高，系统的功率不断地缓慢上升，当一台机组被组合上之后，系统的功率必然有一个阶跃，如果此阶跃使系统功率大于负荷，则此机组被称做平衡机组，机组组合被确定，迭代过程结束;否则，迭代过程一直持续下去，直到系统功率等于系统负荷为止。